JP5030230B2 - 加圧流体シリンダ - Google Patents

Description

本発明は、加圧流体シリンダに関する。

高圧流体、特にガス、を貯蔵するための、シリンダの使用においては、幾つかの形式の分配弁が取り付けられるメスねじを備えた、シリンダのネック部を、備え付けるのが、一般的である。この弁は、その後、シリンダ内での高圧のガスの充填を保持し、必要とされるときにハンドル又は類似物の操作によって分配を可能にする。これらの機能の特性により、このような分配弁は、シリンダ内の高圧を安全に収容するために、堅牢でなければならない。堅牢性は、また、装着された弁を備えたシリンダが、取扱い中、特に、運搬中及び補充操作中に、必然的に発生する、物理的な酷使に、耐えることができることを、保証するのに、特に重要である。弁が極端に誤った取扱いを受けて、弁がシリンダから切り離されたり破壊分離されたりした場合、高圧の貯蔵ガスが突然放出されることによって、付随する危険性（例えば、シリンダが、放出ガスによって押し出されて、高速の発射物になる）の全てが生じ得る。

これらの危険性は、アルミニウムなどの軽量材料から高圧ガスシリンダを製造するために、炭素繊維フィラメントといった新しい包装材料の最近の使用に深刻な影響を与えている。これらの進展の結果として、「トップハンパー」（それは、シリンダに取り付けられたガス制御装置であって分配弁や保存装置と共に装着された全てのレギュレータを含むように、理解される）が、シリンダにガスが充填されているときでさえシリンダ自体よりも重い、という状況が発生していた。

加えて、トップハンパーのサイズは、かなり大きく、時には小さいサイズのシリンダの場合にはシリンダ自体のサイズに匹敵することがあり、これは、シリンダを、取扱い中、保管中、及び運搬中に、損傷を受けやすい状態にする。例えば、分配弁の多くのデザインは、縦長であるため、分配弁は、シリンダ自体のネック部の上方に、時にはかなりの範囲で突出し、それ故、特に損傷を受けやすい。この問題を克服する１つの方法は、弁の上部が破壊分離された場合、自己閉鎖停止弁が作動して、シリンダ内に加圧ガスを保持するようにすることである。このような機構の一例は、フェールセーフ遮断装置を開示している米国特許第４０７７４２２（Ｂ）号明細書に、記載されている。この装置では、シリンダ内に貯蔵された圧縮ガスとコイルばねとの組み合わせ効果によって提供された圧力に対抗して、シリンダのネック部の上方に延びているチャンバ内に存在する液体の圧力よって、弁スプールが、平衡状態に維持されている。狭い領域は、事故発生によって分配弁の切り離しが発生しやすい脆弱なゾーンを提供し、この点で破壊すると、液体の圧力が失われ、弁スプールは、弁座の上に移動して、シリンダを閉鎖する。この機構の特有の欠点は、シリンダを落としたり上部に衝撃を与えたりするなどの誤った取扱いをした場合に、脆弱ゾーンが、トップハンパーを破壊分離する可能性を高くするので、脆弱ゾーン自体が危険である、ということである。

別の例が、米国特許第６２３０７３７（Ｂ）号明細書に開示されており、この特許では、シリンダのねじ口に永久的にねじ込まれている逆止弁を使用し、この弁に分配弁が取り付けられている。分配弁には、ステムが組み込まれており、ステムは、逆止弁に作用して、分配弁が所定位置にあるときに逆止弁を開放状態に維持する。分配弁が装着されていないときのシリンダの下部のプロファイルは、損傷又は破損に対する可能性を低減するが、逆止弁自体さえもシリンダのネック部の上方に大きく突き出しているので、脆弱性が残る。

分配弁及び停止弁の同様の機構は、米国特許第５１４４９７３（Ｂ）号明細書、米国特許第５８９４８５９（Ｂ）号明細書、米国特許第３９３０５１７（Ｂ）号明細書、及び米国特許第４９０７６１７（Ｂ）号明細書といった、他の特許に見られる。
米国特許第４０７７４２２（Ｂ）号明細書 米国特許第６２３０７３７（Ｂ）号明細書 米国特許第５１４４９７３（Ｂ）号明細書 米国特許第５８９４８５９（Ｂ）号明細書 米国特許第３９３０５１７（Ｂ）号明細書 米国特許第４９０７６１７（Ｂ）号明細書 英国特許出願公開第２２９８０２６（Ａ）号明細書 国際公開第２００４／０５１３８８（Ａ）号パンフレット

本発明では、停止弁を、英国特許出願公開第２２９８０２６（Ａ）号明細書及び国際公開第２００４／０５１３８８（Ａ）号パンフレットに開示されている、釣合弁に、置き換える。このような弁は、シリンダ内で潜在的な高圧に対する停止弁として作動できる一方、比較的低い作動力を必要とし、シリンダに装着されたレギュレータ内の関連した反応ピストン又はダイアフラムと共に直接使用できる。このような機構は、先行技術の機構より用途が広く、分配弁、レギュレータ、又は充填装置といった、様々な数々の付属品を、その付属品が取り外されたり損傷を受けたりした場合に、釣合弁が閉じてシリンダを固定するという認識において、シリンダ固定のために組み込むことが可能である。

加えて、レギュレータのアクチュエータと組み合わせて調整弁として使用されるとき、釣合弁は、流体によって完全に加圧されているシリンダと、ほぼ空であるシリンダと、の間に発生する、弁に掛かる圧力の比の大きな差を、許容できることが、知られている。非釣合弁を用いると、調整圧力は、シリンダが実際に空になるよりかなり前に、使用できないレベルに低下する傾向があるので、完全に充填されているガスが事実上利用不可能になる。その前であっても、シリンダが空になると、調整される圧力の、小さいが感知できる低下が、生じる。

更に、レギュレータと組み合わせて使用されるとき、釣合弁は、本質的に、シリンダ内の流体をほぼ完全に放出させることができる、という利点を提供する。釣合弁を使用しない市販のレギュレータは、シリンダを完全に空にすることができず、シリンダ内の圧力が約１００ｐｓｉに低下すると、流れが終わる。完全にシリンダを放出することが望ましいときもある。ダイビングシリンダでは、例えば、シリンダ内の流体の全容積が利用可能とされる必要がある。

添付図面の図１は、英国特許出願公開第２２９８０２６（Ａ）号明細書及び国際公開第２００４／０５１３８８（Ａ）号パンフレットに開示されている釣合弁の一例を、示している。この弁は、外側ねじ部分２及び封止目的のＯリング３を有する、中空のシリンダ本体１を、備えている。本体１の中空内部には、ピストン４が組み込まれており、ピストン４は、本体１の下端部の凹部に嵌め込まれた支持部材５に取り付けられ、サークリップ６により所定の位置に固定されている。弁部材又はポペット７が、ピストン４の上にスライド可能に取り付けられている。環状シール１２は、弁部材７に対してピストン４の下面を封止する。ピストン４と弁部材７の遮断された上端部との間で作動するばね８は、弁部材７を弁本体１に対して上向きに付勢するように作動する。弁部材７は、幅狭の上部と幅広の下部とを備えて形成されており、両部の間には、弾性封止材料からなる層９を保持する円錐部分がある。ばね８の作用は、本体１の内部に形成された環状肩部１０の縁部に対して、この封止層９を付勢するものである。

本体１の上部分は、上部チャンバ１３を画定するシュラウド１１として、形成されており、上部チャンバ１３からは、ガスが図のように横方向に流れ出る。使用中、高圧のガスが、支持部材５を通る入口通路１４を介して下方から弁に入り、その後、開いている場合には、弁座９、１０を通って弁部材７の外側回りで弁本体１の内部を通過し、弁の低圧側のチャンバ１３に入る。弁部材７の上部分の開口１５は、チャンバ１３と、ピストン４の上方の弁部材７の内部と、の間の連通を、提供し、その結果、ピストン４の上側が、弁の低圧側に曝される。

図示されている機構では、弁部材７の下部の（幅広の）直径１６は、実質上、弁座９、１０の内径１７に等しく、そのため、弁が（図示されるように）閉位置にある場合、弁の低圧側のガス圧力は、弁部材７上に実質的な力を生成せず、更に、弁座の有限幅に無関係に、弁の高圧側のガス圧力は、弁部材７に実質的な力を生成しない。この結果、弁は平衡する（釣り合う）。弁の構成及び操作に関する更なる詳細は、上述の特許から得ることができる。

平衡動作ばかりでなく、この種類の弁の更なる利点は、非釣合弁を用いて実行可能なガス流量より、実質的に大きなガス流量を、可能にする、弁座を、提供することである。加えて、弁は、全く、シリンダの貯蔵容積内へ突き出ることなく、その結果、貴重な貯蔵容量を消費しない。これは、例えば、貯蔵容量の有効割合が弁及びその関連する装置によって占有されているところの、米国特許第５８９４８５９（Ｂ）号明細書の開示によって代表されるような、多くの先行技術の弁機構とは、異なっている。この問題は、特に、１５０リットルから僅か０．６リットル以下までの少ない容量にわたる、小サイズのシリンダにとっては、より重要である。

更に、この種類の弁の比較的小サイズ及び装着方法は、損傷を受け難い、ずんぐりした、トップハンパーを、許容する。

本発明によれば、貯蔵流体用の出口を組み込んだネック部を有する加圧流体シリンダが、提供され、前記出口は、シリンダの内容物の漏出を防止するように動作可能な釣合弁が装着される穴を、組み込んでいる。

好ましくは、釣合弁は、英国特許出願公開第２２９８０２６（Ａ）号明細書及び国際公開第２００４／０５１３８８（Ａ）号パンフレットに開示されている種類の釣合弁である。広い意味では、この弁は、弁ハウジング、チャンバ、通路、弁座、弁部材、及び付勢手段を、備えている。弁ハウジングは、弁部材の少なくとも一部を収容するチャンバを提供している。チャンバは、少なくとも前記弁の第１側又は高圧側を形成している。通路は、前記チャンバから、前記弁の第２側又は低圧側に至っている。弁座は、前記通路内にある。前記弁部材は、弁座と共働する座面を有しており、（ａ）前記座面を、前記チャンバ内に、且つ、前記弁座から、移動させて、弁を開くために、第１方向において、及び、（ｂ）前記座面を前記弁座に向けて移動させて、弁を閉じるために、第２方向すなわち反対方向において、それぞれ、移動可能である。付勢手段は、前記弁部材を前記第２方向に付勢する。一実施形態では、弁ハウジングは、弁の軸に対して横方向に延び、且つ、前記通路から間隔を空けている、シュラウドを、弁の低圧側に提供しており、それにより、前記通路から進んで来る全てのガスを偏向させる。弁ハウジングは、前記通路から流れ出るガスを通過させるために、弁ハウジングの側方における１つ以上の開口部に通じる、１つ以上の横方向の通路を、前記シュラウドによって画定している。好ましくは、前記シュラウドは、中央開口を有しており、前記弁部材の中心軸延長部が、滑りばめとして、中央開口を通って延びており、これにより、弁部材は、軸方向移動に対して確実に案内される。この延長部は、シュラウドの上方に突出しており、その結果、外部作動部材を提供している。外部作動部材は、シリンダの内容物が分配されるか又はシリンダが充填される場合に、弁を開くように作動できる。

釣合弁が装着される穴は、シリンダに直接形成できる。代替として、穴は、シリンダの出口に直接装着されるアダプタに形成してもよい。いずれの方法が使用されるとしても、本発明において、釣合弁、及び、使用される場合のアダプタは、シリンダの出口に半永久的に装着され、その結果、取扱い中、保管中、及び運搬中の、漏出に対して保護され、且つ、これらの作業に対して必要な最小のトップハンパーを有する、シリンダを、提供する。釣合弁が単独でシリンダの内容物の保護を維持するので、シリンダに関連する多くの作業中に、外部弁、レギュレータ、又は他の扱い難く重い付属品を、装着する必要がないことは、明らかである。付属品は、必要なときだけに装着されている必要があり、その場合でさえ、説明されるように、本発明の機構は、事故が発生したときに「フェールセーフ」機能を可能にする。付属品が使用中である場合、多量の流量容量を有する釣合弁（上記参照）は、シリンダを空にしたり充填したりすることに関連する通常の作業を、妨害しない。

釣合弁（及び装着される場合のアダプタ）は、シリンダの通常のネック部の上方に突出しないように出口内に配置されるのが、好ましい。これは、シリンダの重心をできるだけ低く維持するのに役立ち、同時に、それらアイテムがシリンダの上方に著しく突出する場合に発生する損傷の可能性を低減する。これは、全てのシリンダに適用可能であるが、シリンダ自体が軽量材料から作られる場合に特に重要であり、アイテムがシリンダ自体の本体の上方に突出する場合に、上部を容易に重くできる。

実際には、特にアダプタが使用される場合には、装着の観点から、アダプタ上に小さな肩部を画定することが望まれる。その肩部は、シリンダの出口の外部に当接して、特にねじ接合が使用される場合には、固定位置を画定することができる。このような肩部は、シリンダの開口の上方の小さな範囲に突出するフランジによって画定できるが、シリンダの平衡又は損傷に対する信頼性に大きく影響することはない。

好ましい構造では、釣合弁が装着される穴は、その外端部の幅広の部分及びその内端部の比較的幅狭の部分を画定するために、段を付けられている。その結果、幅広部分は、穴の開口部から内向きに突き出る凹部を効果的に画定する。釣合弁は、例えばねじ接合によって、穴の、より幅狭の部分に、装着され、より幅広の部分又は凹部内に延びるが、シリンダの上部の上方に突出する範囲には延びない。損傷を与えて、及び／又は、シリンダの上部を重くして、その結果、釣合弁自体を潜在的に損傷を受けやすい状態にしてしまう、全ての付属品を、除去することが、意図であることを、想定すると、釣合弁は、運搬及び保管のような作業中に損傷を受ける危険性を免れる。

釣合弁を保護することと同時に凹部は、また、分配弁、レギュレータ、又は充填装置といった、付属品を、装着するのに便利な表面を、提供する。この目的のため、凹部の１つ又は複数の壁は、付属品を固定する手段を備えてもよい。このような固定手段は、付属品の対応するオスねじと共働するメスねじ、又は、幾つかの形式の簡易着脱部品、を備えている。好ましくは、凹部は、また、滑らかな面を画定しており、Ｏリングシールなどのシールが、シリンダの出口と任意に装着された付属品との間の接合部を封止するために、前記滑らかな面に対して位置している。

本発明の一実施形態では、様々な手段が、シリンダ内の過圧を解放するために提供されている。このような過圧手段は、釣合弁をバイパスし、幾つかの形式の圧力解放装置を備えている。この装置は、あるレベルの超過圧力で破壊する破壊ディスク、高温度で溶ける可溶性素子、又はそれらの幾つかの組み合わせ、を含んでいる。排出通路は、通常、シリンダからの流体の過剰な排出を防止するように、細い穴からなっている。

破壊ディスクは、一般に、通路に通じるハウジング内に取り付けられており、ハウジング及び通路は、共に、釣合弁の上流の位置から釣合弁の下流の位置に通じており、これにより、過圧の発生時に釣合弁をバイパスする。

実際には、下流の接続部は、しばしば、大気への排気として単に形成されるか、又は、凹部が提供される場合には、下流の接続部は、凹部内に開いている。ハウジング及び通路は、シリンダ自体の本体の外側に機械加工されるか、又は、アダプタが使用される場合には、アダプタの本体の外側、又は、シリンダの外側の一部及びアダプタの外側の一部に、機械加工される。破壊ディスクのハウジングは、通常、状況に応じて、通路の一端又は別の端部に配置される。

本発明は、釣合弁が装着可能であるように改変された出力部を有することができる、任意の加圧流体シリンダに、採用できる。本発明は、低圧シリンダに適用することが可能であるが、本発明の目的は、５００ｐｓｉ〜５０００ｐｓｉ又はそれ以上の範囲における最大圧力で動作する、より高圧のシリンダにおいて、本発明を使用することである。

本発明を詳細に理解するために、幾つかの実施形態を、実施例のみによって、また、添付図面を参照しながら、説明する。

図２には、図１に示されている種類の釣合弁２６が装着されている、細いネック部２０、を有する典型的な圧縮ガスシリンダ１００が、示されている。通常の状態では、釣合弁は、閉鎖状態であり、その結果、シリンダの加圧内容物を安全に保持している。図３は、より大きな縮尺でネック部２０の上部分を図示している。シリンダが直立している状態で、ネック部は、水平断面が円形であり、外部付属品（図示せず）の取付のための外側ねじ２１を有している。

シリンダ１００のガス出口ポートは、段差のある穴として形成されており、シリンダのネック部の上面２３に開く凹部２２の形の幅広の上部分と、幅狭の内部分２４と、を形成している。内部分２４には、内部分２４に形成された内側ねじ２５と、釣合弁の外側ねじ２と、の間の共働によって、釣合弁２６が装着されている。封止は、Ｏリング３によって有効になり、Ｏリング３は、凹部２２に入ると、内部分２４の開口に形成された小さい環状の凹部内で機能する。

凹部２２の垂直壁は、分配弁、レギュレータ、又は充填装置といった、付属品（図示せず）の、取り付けのための内側ねじ２７を、備えて形成されている。しかしながら、簡易嵌合取付具などの他の取付手段を、凹部に設けてもよい。特に輸送中に、凹部の内部を保護するために、プラグ（図示せず）を使用して凹部の開放端を覆ってもよい。このようなプラグは、内側ねじ２７を利用して、取り付けることができる。

図４は、図３に類似の機構を示しているが、シリンダ内の超過圧力から保護するために、過圧装置が取り付けられている。過圧装置は、ネック部２０に形成された通路２８を備えており、シリンダ内の高圧に曝されるように釣合弁２６の上流の点（図示せず）に接続されている。通路２８は、弁２６を通過して延びており、その結果、弁２６をバイパスし、脆い要素３０を含むハウジング２９内で終わっている。ハウジング２９は、凹部２２内に開いている。この機構では、脆い要素が通常は通路２８の端部を封止し、したがって、バイパスは影響を持たない。しかしながら、シリンダ内に所定の過圧が発生した場合には、脆い要素が壊れ、超過圧力が、通路２８及びハウジング２９を通って凹部２２内に、解放される。ハウジングは、代替又は追加として、同様の作動を示すが超過温度の発生時には検出されない、可融部を、含んでもよい。

図１で明らかとされているように、釣合弁は、通常は、肩部１０の縁によって形成された弁座を弾性層９が圧迫する方向に、弁部材７をばね８が付勢することによって、閉鎖状態にある。その結果、弁が図３及び４に示されたように装着される場合には、シリンダの出口の幅狭部分２４は封止され、シリンダの加圧内容物は安全に保持される。既に述べたとおり、弁部材７の延長部は、弁２６の上カバーを有効に形成するシュラウドの上方に突き出しており、これは、図３及び４に参照符号３１により示されている。この延長部は、説明されるように、様々な付属品と共に弁部材として実際に作動する、円錐形の突出部３２で、終了する。

突出部３２に掛かる下方推力によって、弁部材７が、ばね８の推力に対抗して移動し、弁を開く。これが発生する状況は、以下で説明されるが、これが発生すると、釣合弁２６の低圧チャンバ１３のガスは、間隔を空けて設けられた多数の側孔３３から凹部２２内に流れ出る。通常の状況では、このような弁２６の開口は、付属品が取り付けられている場合に発生するだけであり、弁から凹部に入る低圧のガスは、以下で説明されるように、付属品に向けられる。

図３及び４は、シリンダ１００自体に直接形成されているねじ穴への、釣合弁２６の装着を、示している。釣合弁とシリンダとの間にアダプタを設けることは、様々な理由のため、時には望ましく、図５は、そのような機構の例を示している。この場合には、段差のある穴が、例えば、真鍮又はステンレス鋼で作られたアダプタ４０に、形成され、アダプタ４０は、その後、シリンダ１００の出口にねじ込まれる。そのために、シリンダのネック部の上部分２０は、アダプタ４０の外面の対応する外側ねじ４２と係合する内側ねじ、を有する円形の穴４１を、備えて形成されている。穴４１の外側部分４３は、滑らかであるので、アダプタの外面と正確に嵌合し、また、アダプタの外面に形成された環状のスロットに配置されたＯリングシール４４に係合する面を提供する。

釣合弁のための段差を付けたポート穴は、図３及び４を参照して述べた方法と同様の方法で、アダプタに形成され、同一参照符号が同等部品を表すために使用されている。小さな差異は、凹部２２の外端が、付属品（図示せず）に対する正確な配置及び封止面を提供するために、前述のように、凹部の開口までずっと延びているねじ２７の代わりに、滑らかな壁４５として形成されていることである。

アダプタ４０は、図示された過圧装置のような他の特徴を機械加工するのに便利な構成要素を提供する。これは、逆方向であることを除いて―言い換えると、圧力解放装置４７を含むハウジング４６が釣合弁と平行に接続されることを除いて―図４に開示されているものと同様である。図５に示されているように、アダプタは、釣合弁の物理的に下方に又は物理的に上方にあり、シリンダの外側からアクセス可能である。通路４８は、シリンダから、周囲環境に排気しているアダプタ４０の上面に、通じている。アダプタの上面は、段差を付けられ、上面の他の環状形部分５０より僅かに高いリム４９を、提供している。リム４９は、付属品（図示せず）の正確な固定のための当接面を画定し、付属品が所定の位置にある場合であっても、ディスク４７が破壊される場合にガスの排出を可能にするように、その下面とアダプタの上面の部分５０との間に小さな空間が残されることを保証する。

リム４９によって画定される当接面は、シリンダの上面２３の僅かに上方に突き出るが、その量は、非常に小さく、シリンダの重心を著しく上に移動させるには不十分であり、又は、上記当接面は、損傷を受けやすいシリンダの上面の上方で顕著な突出部として作動する。

図６及び７は、本発明のシリンダと組み合わせた通常の付属品の使用を示している。

図６をまず参照すると、図５に示された種類のシリンダに装着され、且つ、シリンダのネック部２０のアダプタ４０に取り付けられた釣合弁２６を組み込んだ、レギュレータのアクチュエータが、示されている。説明されるように、レギュレータのアクチュエータは、釣合弁２６に作用し、その結果、２つの組み合わせが、調整された低圧出力を出力ポート６０、６１に提供するレギュレータを、構成する。

レギュレータのアクチュエータは、外側ねじ付きのスピゴット６３を有する本体６２を備えており、スピゴット６３によって、凹部２２の内側ねじ２７、したがってシリンダ１００に、取り付けられる。完全にねじ込まれると、上述したように、本体６２の下面は、アダプタのリム４９（図５参照）を圧迫し、その結果、リリーフギャップ７６を画定して、過圧解放装置４６、４８からの出力を受け入れる。Ｏリング６４は、表面４５に作用し、レギュレータのアクチュエータの本体６２とアダプタ４０との間の接合部を封止する。前述のポート６０、６１は、本体６２に形成され、別の付属品及び／又は接続ホースの取付を可能にするためのねじを、有する。ポート６０、６１は、凹部２２に対してその下端にて開いている低圧チャンバ６５に接続されており、したがって、釣合弁２６から低圧ガスを受け入れる。

本体６２の上部分は、内部にねじが形成されている幅広の上部分６６と、より幅狭の部分６７と、を有する段付きの円筒穴を、備えて形成されている。幅狭部分６７は、チャンバ６５と連通している円筒形のチャンバを形成しており、部分６７においては、ピストンの形の反応部材６８が封止状態でスライド可能である。反応部材のステムは、中空であり、反応部材自体の上方（参照符号６９）及び下方（参照符号７０）の両方に延びている。ステム７０の下端７４は、ステムの中空内部の下端を正常に閉鎖するように、釣合弁２６の弁部材７の円錐形の突出部３２に係合する。この目的のために、ばね７１が、穴の幅広部分６６内に取り付けられた圧力アジャスタホイール７２と、反応部材６８の上面と、の間で作用して、その結果、反応部材６８、したがってステム７０を、円錐形の突出部３２と係合するよう、下流方向に押し付ける。これは、言い換えると、釣合弁２６（図１参照）の弁部材７を下げ、シリンダからの加圧ガスがチャンバ６５、６７に流入できるように、弁を開く。その結果、これらのチャンバ内の圧力は、上昇し、反応部材６８に上向きに加えられる結果として生じる推力は、ばね７１による下向きの推力と平衡する。その結果、ガスが出口ポート６０、６１を通ってチャンバ６５から除去されると、圧力は、加えられるばね７１の推力に依存して内部に維持される。この圧力は、圧力アジャスタホイール７２によって調整でき、ホイール７２は、ばね７１の推力を変化させるために、回転して、ホイールを、反応部材の上部の方向へ、及び、反応部材から離れる方向へ、移動させることができる。

ばね７１は、例えば、コイルばねであってもよいが、図示された実施形態では、皿ばね座金の大量のペアを備える。ばねのこの構成は、必要とされるばね強度を全体的により短い長さで達成させることができ、その結果、全体として、付属品の所望の低いプロファイルに寄与する。

ばねの推力を変化させるために、アジャスタホイール７２は、外側にねじを有しており、弁のノブ７３に形成される凹部に形成された内側ねじに係合する。ノブ７３は、本体６２の段差付きの穴のねじ付きの幅広部分６６において係合するために、それ自体の外側に、ねじを有している。弁のノブ７３の動作位置は、図示の通りであり―すなわち、段差付きの穴の、幅広部分と幅狭部分との間に形成された肩部に係合するために、完全に内側方向にねじ込まれる。ノブを左回りに回転させることは、ノブと共に圧力アジャスタホイール７２を上昇させ、それによって、ばね７１の推力を低減して、その結果、弁のステム６９、７０を上昇させ、且つ、釣合弁２６を閉じる。

ノブ７３は、小さな中央開口７４を有しており、圧力調整ホイール７２内の対応する適当な形状の開口７５に係合するために、開口７４を通してツールを挿入でき、それにより、ホイール７２は、出力ガスの圧力を調整するために回転できる。

上述のように、レギュレータの通常の動作では、ステム６９、７０の下端７４は、突出部３２を圧迫し、これにより、ステムの中空内部の下端を封止する。しかしながら、チャンバ６５内の圧力増大をもたらす誤動作の場合には、反応部材６８は、ステムの下端７４が突出部３２から分離される範囲に、穴６７内で上向き押され、その結果、チャンバ６５を、ステム６９、７０の中空内部、及び、ホイール７２及びノブ７３のそれぞれの開口７４、７５を通して、周囲環境に排気させる。

レギュレータは、適度にずんぐりした構造であり、シリンダのトップハンパーへの影響をできる限り低減する。軽量材料も、また、以下のことに配慮して可能な限り使用できる。すなわち、レギュレータのアクチュエータのどれもが高圧を受けないこと。また、損傷を受けたり取り外されたりする場合であっても、ステム６９、７０からの弁部材７０に掛かる推力が理由によらず解放される場合に、弁２６の弁部材７が閉じるので、システムはフェールセーフであること。この目的のために、ユニット全体の最大部分を占める、レギュレータのアクチュエータの本体６２は、アルミニウム又は同等の高分子材料といった軽量材料、並びに、真鍮、青銅、又はステンレス鋼といった、より従来のより重い材料から、作られてもよい。

図７は、空のシリンダを外部供給源（図示せず）からのガスで充填するための充填装置を、示している。充填装置は、アダプタ４０の代替形式に取り付けられているが、最も詳細には、図５に示されているものと同一であり、同一参照符号が適切な箇所に使用されている。

アダプタ４０における主な差異は、フランジ８０が、シリンダ１００の出口開口を超えて延びて設けられていることであり、装着されると、シリンダの上面２３を圧迫する。これは、アダプタ４０がシリンダの上部の上方に突き出ることを意味するが、アダプタ４０は、シリンダのトップハンパーに著しく影響するには不十分な小さな範囲にのみ突出し、又は、脆弱な突出部を提供する。

充填装置は、本体８１を備えており、本体８１は、例えば、真鍮又はステンレス鋼で作られており、また、外側にねじの付いたスピゴット９５を有しており、それにより、図６の実施形態のスピゴット６３と同じ方法でシリンダ１００のアダプタ４０に取り付けることができる。本体８１は、中央の穴を備えて形成されており、それの上部分８２は、例えば真鍮又はステンレス鋼で作られた中空の弁スピンドル８３を受け入れるためのねじを備えており、それの下端は、幅狭であり、幅広部分と幅狭部分との間の円錐形の肩部を備えている。弁スピンドル８３は、図示されているように、外側に突き出ているペアのトミーバー又はハンドル８４によって回転できる。弁スピンドルが完全に内向きに（すなわち図面において下向きに）ねじ込まれると、円錐形の肩部は、穴の上部分８２と下方の幅狭部分８６との間の対応する円錐形の肩部の形の、弁座８５に、係合する。弁スピンドル８３の上端は、シリンダを充填するための関連するガス供給源への接続を可能にするために、外側ねじ８７を有している。

弁スピンドル８３の下端には、プローブ８８が取り付けられている。プローブ８８は、釣合弁２６の弁部材７の突出部３２に係合する。プローブ８８は、開口８９を有しており、それにより、弁スピンドル８３の中空内部は、アダプタ４０内でチャンバ２２に、したがって、釣合弁２６の開口３３に、連通する。

弁スピンドルの中空内部は、円錐形の肩部９０を有しており、ボール９１が、プローブ８８とボールとの間で作用するばね９２によって、肩部９０に対して付勢されている。したがって、ばね９２の力に打ち勝つのに十分ではあるが逆方向の流れを可能にしない圧力の前提で、肩部９０は、ガスを弁スピンドル内で下向きに通過可能とするよう、ボールによって閉鎖される弁座を、形成する。

この装置を使用するためには、ハンドル８４を回して、弁スピンドルを、回転させて下方に移動させて弁座８５上に密着させる。弁スピンドルが下方に移動すると、プローブ８８は、突出部３２を押し、その結果、釣合弁２６の弁部材７を下向きに動かして（図１参照）弁を開ける。シリンダ内の全ての圧力は、ボール弁９０、９１により封じ込められている。

ガス供給源は、シリンダを充填するための装置にガスを供給するために、接続される。ガス供給源からの加圧ガスは、弁スピンドルの上部に入り、ボール弁９０、９１を過ぎてその中空の内部を下に進み、開口８９を通して、チャンバ２２内に進み、その出口開口３３を通って釣合弁２６に入る。その後、ガスは、シリンダ１００を充填するために、開いた弁２６を通して流れ続ける。

シリンダが満たされると、ガス供給源は閉じられ、切り離される。ハンドル８４を用いて弁スピンドル８３のねじを緩めて、弁座を開ける。これは、プローブ８８が上昇することによって、釣合弁２６を閉じ、同時に、チャンバ２２内及び付近の領域内の残圧を、抽気ポート９３を通して除々に且つ安全に周囲環境に、排出する。最終的には、トミーバー又はハンドル９４は、残留ガスが安全に排気されると、本体８１がシリンダから取り除かれるように、本体８１を回転するのに使用できる。

図８は、空のシリンダをガスで充填できるようにするための充填装置の別の実施形態を、示している。図８は、また、アダプタ４０の別の形態を示している。それは、図７のものと同様ではあるが、フランジ８０が、圧力解放装置４７用のハウジング４６を収容するために、シリンダの上面２３の上方に更に突き出ている。この装置は、上述の図５のものと同様であるが、この場合には、シリンダのネック部２０内の制限空間は、ハウジングが通路４８の外端に配置されることを、意味する。

アダプタ４０は、前の実施形態より大きな範囲でシリンダの上面の上方に突き出ているが、シリンダのトップハンパー又は損傷に対するその脆弱性に、著しく影響するには、なお不十分である。

充填装置は、本体９７を備えており、本体９７は、例えば真鍮又はステンレス鋼で作られており、外側にねじを有するスピゴット９６を有しており、それにより、図５の実施形態のスピゴット６３と同じ方法でシリンダ１００のアダプタ４０に取り付けることができる。本体は、ねじを有する入力ポート９８を備えて形成されており、外部のガス供給源（図示せず）は、入力ポート９８によって接続できる。通路９９は、入力ポート９８からチャンバ１０１に通じており、チャンバ１０１は、アダプタ４０の凹部２２と連通するスピゴット９６に形成されている。

本体９７は、下端でチャンバ１０１に開いている中央の穴を、備えて形成されている。中央の穴の上端は、内部にねじを有しており、アクチュエータのノブ１０３の外側ねじを有するスピンドル１０２を受け入れる。中央の穴のねじ部分の下は、拡大されたチャンバ１０４であり、そこからは、排気通路１０５が外側まで延びている。チャンバ１０１とチャンバ１０４との間で、中央の穴は、封止リング１０７を有するピストン１０６のための円筒表面を形成している。ピストン１０６の下端は、釣合弁２６の突出部３２と係合するが、その上端は、スピンドル１０２と係合する。

フィルタユニット１０８が、シリンダ１００に流入又は流出するガスをろ過するために、内部部分２４の内端に装着される。

装置を使用するためには、図示されているように、本体９７を、シリンダ１００のネック部に堅くねじ込む。次に、外部のガス供給源を、ポート９８に接続する。次に、ノブ１０３を回転させて、スピンドル１０２、したがってピストン１０６を、下方に移動させ、これにより、釣合弁２６の弁部材７（図１参照）を下方に移動させ、弁を開く。次に、ガス供給源が開かれ、ガスは、入力ポート９８を通して入り、通路９９及びチャンバ１０１を通り、釣合弁２６の出口開口３３内に流れる。その後、ガスは、シリンダ１００を充填するために、開いた弁２６を通って流れ続ける。

シリンダが満たされると、ガス供給源は閉じられ、ノブ１０３のねじを緩めて、ピストン１０６を上昇させ、これにより、弁部材７を上昇させて釣合弁２６を閉じる。スピンドル１０２が上昇すると、ピストン１０６の上部は、幅広のチャンバ１０４に入り、シール１０７を壊し、その結果、チャンバ１０１内及び付近の領域内の残圧は、ピストン１０６及び通路１０５の外側を通って除々に且つ安全に周囲環境に排出される。残留ガスが完全に排気されると、充填装置は取り外され、ガス供給源は切り離される。

本発明のシリンダにおける使用に適する既知の釣合弁の断面図である。 本発明の第１実施形態において改変された加圧流体シリンダの断面図である。 図２のシリンダのネック部を拡大して詳細に示している。 シリンダの過圧機構を示す、図２、３の実施形態の変形例である。 本発明の別の実施形態による改変を示す、圧縮流体シリンダの上部の断面図である。 レギュレータが装備された、図５の実施形態の断面図である。 充填装置が装着された、本発明の更に別の実施形態の断面図である。 充填装置が装着された、本発明の更に別の実施形態の断面図である。

Claims (16)

1. その中の貯蔵流体の出口を組み込んでいるネック部、を有する加圧流体シリンダであって、
   前記ネック部が、反応部材を備えた着脱可能な弁アクチュエータを受け入れるようになっており、
   前記出口が、シリンダの内容物の漏出を防止するように動作可能な釣合弁を、装着する穴を、組み込んでおり、
   前記アクチュエータの取り付け時に、前記釣合弁が、前記反応部材によって係合されて、開いて、前記流体の通過を可能にするようになっている、ことを特徴とする、加圧流体シリンダ。
2. 前記穴が、前記シリンダに直接形成されている、請求項１記載の加圧流体シリンダ。
3. 前記穴が、前記シリンダの前記出口に装着されているアダプタに形成されている、請求項１記載の加圧流体シリンダ。
4. 前記アダプタが、外側のフランジを有しており、そのフランジは、装着されると、前記ネック部の上面を圧迫し、それにより、前記アダプタを前記シリンダに対して配置する、請求項３記載の加圧流体シリンダ。
5. 前記アダプタに、前記シリンダ内の超過圧力を排出するように作動可能な過圧装置が、取り付けられている、請求項３又は４のいずれか一つに記載の加圧流体シリンダ。
6. 前記穴の外側のリムが、直立したリムを有しており、
   前記過圧装置が、前記リムを越える前記領域内に、前記アダプタの外面に配置された弁の出口を有しており、これにより、付属品が前記シリンダに取り付けられた場合に、前記領域が、超過圧力を解放できる解放開口を画定する、請求項５記載の加圧流体シリンダ。
7. 前記穴が、その外端の幅広部分とその内端の幅狭部分とを有する、段差付きの穴であり、前記釣合弁が、前記幅狭部分に装着されている、請求項１〜６のいずれか一つに記載の加圧流体シリンダ。
8. 前記釣合弁の全体が、前記穴内に配置されている、請求項７記載の加圧流体シリンダ。
9. 前記釣合弁が、弁ハウジング、チャンバ、通路、弁座、弁部材、及び付勢手段を、備えており、
   弁ハウジングが、弁部材の少なくとも一部を収容するチャンバを提供しており、
   前記チャンバが、前記弁の第１側又は高圧側の少なくとも一部を形成しており、
   通路が、前記チャンバから、前記弁の第２側又は低圧側に至っており、
   弁座が、前記通路内にあり、
   前記弁部材が、弁座と共働する座面を有しており、（ａ）前記座面を、前記チャンバ内に、且つ、前記弁座から、移動させて、弁を開くために、第１方向において、及び、（ｂ）前記座面を前記弁座に向けて移動させて、弁を閉じるために、第２方向すなわち反対方向において、それぞれ、移動可能であり、
   付勢手段が、前記弁部材を前記第２方向に付勢するようになっており、
   弁ハウジングが、弁の軸に対して横方向に延び、且つ、前記通路から間隔を空けている、シュラウドを、弁の低圧側に、提供しており、それにより、前記通路から進んで来る全てのガスを偏向させるようになっており、
   弁ハウジングが、前記通路から流れ出るガスを通過させるために、弁ハウジングの側方における１つ以上の開口部に通じる、１つ以上の横方向の通路を、前記シュラウドによって画定している、請求項７又は８のいずれか一つに記載の加圧流体シリンダ。
10. 前記弁ハウジングが、前記開口部が前記幅広部分内に開くことができる範囲にまで、前記穴の前記幅広部分内に突き出ている、請求項９記載の加圧流体シリンダ。
11. 前記シュラウドが、中央開口を有しており、前記弁部材の中央軸延長部が、滑りばめとして、中央開口を通って延びており、それにより、前記弁部材が軸方向の動作に対して確実に案内される、請求項１２又は１３のいずれか一つに記載の加圧流体シリンダ。
12. 前記段差付きの穴の前記幅広部分が、前記シリンダに付属品を取り付けるための手段を組み込んでいる、請求項７〜１１のいずれか一つに記載の加圧流体シリンダ。
13. 前記取付手段が、前記穴の前記幅広部分の壁に形成された、内側ねじを、備えている、請求項１２記載の加圧流体シリンダ。
14. 前記取付手段が、簡易嵌合コネクタを備えている、請求項１２記載の加圧流体シリンダ。
15. 付属品が取り付けられている、請求項１２〜１４のいずれか一つに記載の加圧流体シリンダを、備えており、前記付属品が、前記弁アクチュエータを備えており、且つ、前記段差付きの穴の前記幅広部分の前記取付手段と共働する、取付手段を、有していることを特徴とする、加圧流体シリンダアセンブリ。
16. 前記付属品が、
    ばねで負荷が掛けられた反応部材を備えた、弁アクチュエータと、
    前記釣合弁によって加えられる出力圧力が、前記ばねによって加えられる推力により設定された圧力に、調整されるように、前記反応部材を、前記釣合弁に機械的に接続して作動させる、手段と、を備えている、請求項１５記載の加圧流体シリンダアセンブリ。

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